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2.3


第三节 大气环境

大气各成分的作用
大气组成 主 要 作 用 N 生物体的基本成分 主要 2 干 洁 成分 O2 维持生物活动的必要物质 空 CO2 植物光合作用的原料;对地面保温 气 次要 成分 O3 吸收紫外线,使地球上的生物免遭过量紫外 线的伤害—“地球生命的保护伞” 水汽 固体杂质 成云致雨的必要条件 成云致雨的必要条件

/> 人类活动
大气污染
人类活动对大气组成的影响
CO2增多
SO2增多 O3减少 全球气候变暖

酸雨危害
臭氧空洞

大气的垂直分布
高度 (km) 50

高层大气

无线电通讯

平流层
12

利于高空飞行; 保护人类环境 对流运动显著;

对流层
0

天气现象复杂
温度oC

二、大气的垂直分层
1.对流层
(1)概况: 平均高度12千米;集中了整个大气 质量的3/4和几乎全部的水汽、固 体杂质。是大气中最活跃、与人类 关系最密切的一层。℃ (2)特点 ?气温随高度的增加而递减 ?天气现象复杂多变



1000米-6



?对流运动显著——各纬度高度不同



对流层的高度随纬度的变化
低纬度( 0o~30o): 17~18km
中纬度(30o~60o): 11~12km 高纬度(60o~90o): 8~9km

练习

练习:一架飞机若保持10KM的飞行高度飞行,从南极飞 到北极,依次穿过了哪几层?

17~18KM 8~9KM

8~9KM

南极



赤道



北极

2.平流层
(1)概况:对流层顶——50~55千米 在22~27千米高度有臭氧层 吸收紫外线,保护人类环境

(2)特点
?气温 下层——随高度变化很小 30千米以上——随高度增高迅速上升

?气流以平流运动为主 有利于高空飞行

3.高层大气
地球大气上界:2000—3000千米的高空
特点: ?空气稀薄、 密度小、气压低 ?80~500千米的高空——若干电离层 有利于无线电通信

(二)、大气的垂直分布
大气 划分 分层 范 围 对流 层 主要特征 温度变化 大气运动 随高度 升高而 递减 随高度 升高而 增加 与人类关系 与人类关系 最密切
使人类免受 紫外线伤害, 利于高空飞 行

12KM

对流运动

平流 层 50KM

水平运动

高层 大 气

电离层利 于无线电 通讯

一、对流层大气的受热过程
(一)大气对太阳辐射的削弱作用

大气的热力状况
太阳辐射的能量主要集中在可见光区
太阳辐射光谱

大 气 的 热 力 作 用

大气对太阳辐射的削弱作用

大气的温室效应

二、大气对太阳辐射的削弱作用
1、吸收作用
特点:具有选择性 O3吸收紫外线 CO2、水汽吸收红外线

大气的吸收作用有何特点?

2、反射作用 3、散射作用

云层、尘埃 特点:无选择性 空气分子和微小尘埃

特点:具有选择性

作用 参与作用的 形式 大气成分
臭氧(平流层)

波长范围
紫外线 红外线 各种波长的 光都被反射 蓝、紫色光 最易被散射

作用特点

吸收 反射 散射

水汽、二氧化 碳(对流层)

有选择性,大部 分可见光可穿透

云层、尘埃
空气分子、 微小尘埃

无选择性,反 射光呈白色 向四面八方散 射 ,有选择性

1.为什么月球表面昼夜温差如此之大?
(地球上有大气而月球上没有,这说明大气既能削弱
太阳辐射,又能对地面起保温作用)

2.为什么晴朗的正午天空呈蓝色?早晚呈红 色?

(早晚阳光斜射,穿过路程长,短波各色光 皆被散射,剩下红光投射地面,阳光红似火, 地平线附近的天空呈红色霞光。) (正午太阳高度大,穿过大气路程短,仅蓝 光被散射掉因而天空呈蓝色)

3.为什么赤道地区终年太阳高度较大,但 它并不是全球太阳辐射强度最的地区?
(赤道地区空气对流旺盛,多云雨,云量多, 大气的反射作用强的缘故)

4.为什么在月球上白天看太阳只是一个 明亮的圆盘,而四周背景却是黑暗的?
(没有大气的散射作用)

5、为什么白天多云,气温比晴天低,夜间多云,气 温又比晴天高? (大气对太阳辐射的反射作用、大气逆辐射) 6、在晚秋和寒冬,为什么霜冻多出现在晴朗的夜晚? 弱,地面辐射的热量散失多,所以晚秋或寒冬晴朗 的夜晚地面气温很低,容易出现霜冻) 7、在寒冬,为什么人造烟幕能起到防御霜冻的作用?
(因为晴朗的夜晚,天空少云或无云,大气逆辐射

(人造烟幕能增强大气逆辐射,减少夜晚地面辐射损 失的热量,对地面起到保温作用,所以可防御霜冻)

地面辐射是大气的主要的直接热源,太阳 辐射则是形成地面辐射和大气辐射的能量源泉。

(三)影响地面辐射的主要因素
1.纬度因素——年平均正午太阳高度

(三)、影响地面获得太阳辐射多少的因素
纬度因素:纬度 低 ,年平均正午太阳高度 大 ,太阳 辐射强度 大 。 太阳高度越 大 ,等量太阳辐射散布面积越 小 ,经过 的大气路径越 短 ,太阳辐射被削弱越 少 ,太阳辐射 强度越 大 。 下垫面因素:地面反射率 其它因素:天气状况等。

2.下垫面因素 ①不同性质地面对太阳辐射的反射率不同 ②不同地形对太阳辐射的吸收效果不同
一般规律:颜色越浅的物体,其反射就越强、吸收就 越弱;颜色越深的物体,其反射就越弱、吸收就越强。 陆地表面的反射率高于海洋。

3.气象因素:
降水少、多晴天和空气稀薄的地区,大气对太阳辐 射的削弱作用比较弱,到达地面的太阳辐射强。

太阳辐射——地面增温

温 室 效 应

地面辐射——大气增温 大气逆辐射——地面保温

大气的热力作用

大气对太阳辐射的削弱作用 大气的保温效应

吸收作用 反射作用 散射作用 削弱作用 保温效应 大气逆辐射

太阳辐射

直接 热源

地面

间宇 宙 大气 空 直接
热源

地面辐射

解释下列现象:①夏季天空多云时,白天气温不 会太高;多云的夜晚通常比晴朗的夜晚温暖些。

白天多云,对太阳辐射 的削弱作用强。

夜晚多云,大气逆辐射作 用(保温作用)强。

6、下列各图中,昼夜温差最小的是

√ A

B

C

D



7、沙漠地区气温日较差大的原因是 ? A、沙漠地区距离海洋远 ? B、沙漠地区反射率大 ? C、沙漠地区水汽少、云量少,大气的保 温作用和削弱作用都小 ? D、沙漠地区大气中的固体杂质含量多

气压:在任何表面的单位面积上空气分
子运动所产生的压力。
通常用所测高度以上单位截面积的垂直大 气柱的重量表示。 大气上界 B >A 近地面气压必大于高空。
A B
地面 h H

(hPa) 1010 1020

1030

B

A

C

等压线:由气压值相同的点连成的线。
在地面受热均匀的情况下,等压线是 水平的。

如果地面受热不均,气压 和等压线又会有怎样的改变?

二、全球气压带、风带的分布和移动 (一)热力环流形成的原理
能量来源:太阳辐射 根本原因:太阳辐射纬度间的差异 1. 概念:由于地面冷热不均形成的空气环流 2. 形成过程:
地面冷热不均 空气垂直运动 水平方向的气压差 大气的水平运动

热力环流










受热(赤)



地面

冷却(极)

冷却(极)

城市“热岛效应”

城市风

郊区气温低

城区气温高

郊区气温低

注意:
?
?
高空的气压高低与地面相反
近地面低气压 近地面高气压 上升气流 下沉气流 阴雨天气 晴燥天气

?

高压、低压是针对同一水平面而言的。 但不同高度上的 高压数值不一定比低压数值大

同一垂直面上: 气压总是由高到低(从地面到高空) 气压变化规律 同一水平面上: 温度高,气压低;温度低,气压高 近地面低气压,高空必定是高气压 近地面高气压,高空必定是低气压 垂直方向: 热上升;冷下沉 气流运动规律 水平方向: 从高压流向低压

等压线向高空凸出为高压区 等压线变化规律

等压线向低空凹进为低压区

高高低低

3
等压面 1 2

2000米

4

A
受热

B
冷却

地面

1、3、4、2 把1至4点按气压由高到低排序--------------绘出热力环流过程箭头 A、B哪受热,哪冷却?

H C D

右图中,弧线为等 压线,虚线表示水平面。 读图回答: (1)A、B两点,气压 B 点,气 较低的是___ B 点。 温较高的是___ 请在图中画出大气 的垂直运动。

A

B

(2)C、D两点中,气 D 点。 压较高的是___ 请在图中画出大气 的水平运动。

(3)图上A、B、C、D四点当中,气压由高到低排列, 依次为 ___ __ 。 A>B>D>C

? 阅读课本48页活动: ? 思考 ? 上海地区温度分布规律和原因 ? 画出上海城区和郊区的空气运动方向

完成课本48页“活动——思考”

(二)大气的水平运动
1.水平气压梯度力
水平气压梯度力就是促使大气在水方向上 由高压区流向低压区的力,是使大气产生水平运 动的原动力,是形成风的直接原因,其方向是沿 垂直于等压线的方向,由高压指向低压。
水平气压梯度力的大小与水平方向上单位距 离内的气压差有关,是决定风速的最重要因素。

B
风向

(hPa) 1010 1020

A

1030

方向:垂直于等压线,由高压指向低压

形成风的直接原因:水平气压梯度力

等压面:气压相等的曲面 等压线:气压相等的线
100 100 2 100 4 100 6 101 8 0 100 6 100 8 101 0

A

B

等压线越密,水平气压梯度力越大
风力越大

?

2.风向:风的来向 3.风力:按风速划分的等级 4.风形成的直接原因:水平气压梯度力 5.影响风向的因素
高空:水平气压梯度力、地转偏向力

风向与等压线平行
近地面:水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力

风向与等压线成一夹角

(hPa)

1002
1004 1006 1008 1010
气压梯度力 地转偏向力 风向

地转偏向力方向:垂直风向 北半球右偏 南半球左偏 只改变风向,不改变风速

(hPa) 1000 1005
1010
摩擦力

1015
气压梯度力 地转偏向力 风向

摩擦力方向:与风向相反 减小风速 影响风向

影响风向的因素
高空:水平气压梯度力、地转偏向力

风向与等压线平行
近地面:水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力

风向与等压线成一夹角

(三)全球气压带和风带的分布

三圈环流的形成及影响因素
第一步:
假设: ?地球表面性质均一 ?地球不自转,无地转偏向力 ?太阳直射赤道
高低纬度受热不均 水平气压梯度力 赤道与极地间 的闭合环流

北极

赤道

赤道

南极

思考二
由于地球在不停的自西向东自转, 存在地转偏向力,迫使运动着的大 气在北半球向右偏转,南半球向左 偏转,这样能否形成单圈环流呢?

第二步:
假设: ?地球表面性质均一 ?地球自转,有地转偏向力

----三圈环流
高纬环流
10 6
副极地低压带

5

极地高压带
极地东风 西风

中纬环流

9 3

8 7

低纬环流

2 1

副热带高压带

4

东北信风 赤道低压带

近地面气压带和风带的形成因素
①热力因素
②动力因素

地球表面的气压带: 赤道低气压带、副热带高气压带、

副极地低气压带、极地高气压带

1.低纬环流和信风带
问题:
①赤道地区气流如何垂直运动,为什么?气压如何? ②赤道高空大气如何水平运动?

③30°N地区气流如何垂直运动? 30°N近地面气压如何?
④30°N ----赤道之间的近地面大气如何水平运动? ⑤赤道地区的辐合气流如何形成?

2.中纬环流与西风带
问题:
①近地面,副热带到副极地地区气流如何水平运动, 极地到副极地气流如何水平运动? ②60°N附近大气怎样垂直运动?极锋如何形成? ③副极地地区近地面气压如何?

3.高纬环流与极地东风带
问题:
近地面,极地到副极地气流如何水平运动?

(四)全球气压带和风带的移动

问题:
1、夏季气压带、风带移向何方,为什么?赤道低 气压带、副热带高气压带等位置,势力范围有何变 化?

3、冬季移向何方,为什么?各风带、气压带的位 置、势力范围有何变化?

风带和气压带的移动大致随太 阳直射点的的季节移动而移动,就北 半球而言,夏季北移,冬季南移。

三、气压带和风带对气候的影响
复习:课本52页“活动1” 由于风带、气压带分布以及移动,使得南北纬 10°~20°之间,受信风带和赤道低气压带边缘交替控 制,表现为干雨季分明的热带草原气候;在南北纬 30°~40°之间的大陆西岸冬季被西风带控制,夏季被 副高控制,表现为冬季温和多雨,夏季炎热干燥的地中 海气候。

(一)风带、气压带季节移动与大气 活动中心
1.7月份,北半球大陆增温比海洋增温快,形成的 一个热低压把北半球的副热带高压带切断 最为突出的为亚洲低压,相对应的太平 洋上出现夏威夷高压 2. 1月份,北半球大陆降温比海洋快,形成的一个 冷高压把北半球副极地低压带切断 以亚洲高压最为强烈,相对应的太平洋上出 现阿留申低压

3.南半球海洋面积占绝对优势,纬向的气压带比 北半球明显。在南纬30度以南地区,气压带基 本上呈带状分布

冬、夏两季,海陆上的这些高、低气压 中心,势力强,范围广,称为大气活动中心。 他们的强弱与位置随季节的变化而变化,对世 界各地的天气与气候有重大的影响。

? 四、气压带和风带对气候的影响

由于风带、气压带分布以及移动

南北纬10°~20°: 受信风带和赤道低气压带交替控 制——热带草原气候:干湿季分明 在南北纬30°~40°之间: 大陆西岸冬季被西风带控 制,夏季被副高控制——地中海气候:冬季温和多雨, 夏季炎热干燥

海陆分布对大气环流的影响
----北半球气压带断裂成单个的高低气压中心
一月
冰岛 低压
西伯利亚高压 副 蒙古 极 -地 低 气 压 带 阿留申 低压

60?N

大 西
亚欧大陆
亚洲(印度)低压 副 热 带 高 气 压 带

太 平


七月
亚速尔 高压


夏威夷 高压

30°N

南半球海洋面积占绝对优势, 纬向的气压带比北半球明显,特别是南纬30度以南地区 气压带基本成带状分布

(二)气压带、风带季节移动与季风环 流

概念:大范围地区的盛行风随季节而有明显改 变的现象。

主要成因:海陆热力性质的差异、气压带风 带的移动

东亚季风

南亚季风

季节 源地
风向 性质 成因

冬季 亚洲高压
西北风
寒冷、干燥

夏季 太平洋
东南风

冬季 亚洲内陆
东北风

夏季 印度洋
西南风
炎热、湿润

炎热、湿润 温暖、干燥

海陆热力 性质差异

海陆热力 性质差异

海陆热力 性质差异

气压带、 风带的季 节移动

四、常见的天气系统
预备知识:气团气团是指在水平方向上的
温度、湿度等物理性质比较均匀、在垂直方向 上各种物理性质也很相似的大团空气。

(一)锋面系统与天气
1.锋面及锋面附近天气 冷暖气团的交界面叫锋面 锋面附近常伴有云、 雨、大风等天气 冷气团在下,暖气团在上 冷气团 暖气团

①锋面是如何形成? ②锋的结构? ③锋面特点? ④说出冷、暖气团的位置特点。 ⑤锋面附近的天气又将如何?

锋面 暖气团

冷气团
地面

锋 线

1、看冷暖气团谁主动;

2、锋前还是锋后降雨;
3、看降雨强度和时间; 4、看其标志是齿状还是半圆。

冷、暖锋面的判别

甲 哪一张图是暖锋?


甲图

?图示A、B、C、D四地,目前哪些区域可能正在降水?

冷气团

冷气团 暖气团

暖气团

B(冷锋锋后)、C(暖锋锋前)可能正在降水

想一想:

这个锋叫什么锋? 冷锋
冷气团主动靠近暖气团

冷气团

暖气团
市区

想一想:

冷锋过境前 市区的天气?

暖气团控制, 气温高、气压低、 晴朗

冷气团

暖气团
市区

想一想:

冷锋过境时市 区的天气?
冷锋控制,降 温、阴雨、大风、

冷气团
市区

暖气团

想一想:

冷锋过境后 市区的天气?
冷气团控制,气温 降低、气压升高、 晴朗

暖气团冷气团
市区

暖气团

想一想:

这个锋叫什么锋? 暖锋
暖气团主动靠近冷气团

暖气团

冷气团
市区

想一想:

暖锋过境前 市区的天气?
冷气团控制,气 温低、气压高、晴 朗

暖气团

冷气团
市区

想一想:

暖锋过境时 市区的天气?
暖锋控制,阴 雨、升温

暖气团
市区

冷气团

想一想:

暖锋过境后 市区的天气?
暖气团控制,气温 升高、气压降低、 晴朗

暖气团
市区

冷气团

2、锋面类型及特点

冷气团

暖气团

暖气团

冷气团

冷锋

暖锋

天 气 变 气团运动 过境前 化 过境时 过境后 冷气团主动 气温高、气 锋后阴雨、气温降低、气 冷锋 移向暖气团 压低、晴朗 大风降温 压升高、晴朗 暖气团主动 气温低、气 锋前阴雨 气温升高、气 压降低、晴朗 暖锋 移向冷气团 压高、晴朗 天气

冷、暖锋对比

冷锋
概念 气团势力 暖气团上升 方向移动的锋 。

暖锋
气团 气团方向移动的锋 。

冷 气团主动向 暖 冷
气团势力强

暖气团主动向冷

暖 气团势力强 暖气团主动爬升 暖
气团的移动方向

暖气团被迫抬升 冷
气团的移动方向

状况
移动方向

锋前、锋后
锋面坡度 降水区位置 锋面符号



气团在锋前



气团在锋前

较大 主要在锋后,雨区窄

较小 在锋前,雨区宽

影响我国的锋面系统

主 要 是 冷 锋

夏季:暴雨

春季和冬季:沙尘暴
冬季:寒潮

? 思考:为什么会一场春雨一场暖? ? 为什么会一场秋雨一场寒?

北方冬春季节的沙尘暴

冷锋
北方夏季的暴雨 一场秋雨一场寒

一场春雨一场暖
长江中下游地区的梅雨 贵阳冬半年“天无三日晴”

暖锋

准静止锋

(二)低压与气旋、高压与反气旋的联系及天气 根据水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力画出实际风向。 气 旋 反气旋

北半球


1000.0 1002.5


1005.0 1002.5

1005.0
水平气压梯度力

1000.0
风向

(二)低气压、高气压系统与天气
1.低气压系统与天气
低气压的含义
等压线闭合,中心 气压低于周围气压的大 气分布 气旋 伴随着低气压出现的 大气旋涡


2.高气压系统与天气
高气压的含义 等压线闭合,中心 气压高于周围气压的大 气分布 反气旋


伴随着高气压出现的 大气旋涡

气流状况 气压状况 气 流 水平方向 垂直方向 举 例

气旋

反气旋

低气压
北半球:逆时针

高气压
北半球:顺时针

四周向中心辐合 中心向四周辐散
南半球:顺时针 南半球:逆时针

上升
阴雨
夏秋季节东南 沿海台风

下沉
晴朗
长江流域伏旱 北方秋高气爽的天气 冬季寒冷干燥的天气

天气状况

下面四幅图中,表示南半球反气旋的是

2.锋面气旋系统与天气


高压脊
高压脊线上气流以辐散 为主,不易形成锋面。 冷锋 低 暖锋


低压槽 低压槽线上气流以辐合 为主,易形成锋面。

? 锋面气旋与天气 ? 讨论:为什么锋面往往与低气压系统结合在一

起?

以北半球为例

活动
根据课本图2-38,回答问题:

(1)图中A、B、C、D四地中,目前在冷气团控制 下的是_______ A、D ,在暖气团控制下的是_______ B、C 。 (2)此时A、C两地各吹什么方向的风?
A:偏北风 C:西南风

(3)A、B、C、D四地中,目前最可能发生降水的 A、D 。 是_________ (4)画出南半球锋面气旋示意图。

地表性质 夏季 (同纬度) 气温 气压 陆地 海洋

冬季 气温 气压


















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